2.5　离心分离

2.5.1　原理与功能

离心分离是借助离心力，使密度不同的物质进行分离的方法。由于离心机等设备可产生相当高的角速度，使离心力远大于重力，于是溶液中的悬浮物便易于沉淀析出。

当悬浮物的废水在高速旋转时，由于悬浮颗粒和废水的质量不同，所受到的离心力大小不同，质量大的被甩到外圈，质量小的则留在内圈，通过不同的出口将它们分别引导出来，利用此原理就可分离废水中的悬浮颗粒，使废水得以净化。在离心力场内，废水悬浮颗粒所受到的离心力如下式：

式中，F为离心力，N；m，m₀分别为颗粒、废水的质量，kg；v为废水旋转的圆周线速度，m/s；r为旋转半径，m；n为转速，r/min。

在重力场中，水中悬浮颗粒所受的重力（N）为：

N=（m-m₀）g

完成离心分离的常用设备是离心分离器或离心机。其分离性能常以分离因数表示。它是液体中颗粒在离心场（旋转容器中的液体）的分离速度同它们在重力场（静止容器中的液体）的分离速度之比，也就是颗粒沉速或浮速做比较的一个系数，其值可用下式计算：

式中，α为分离因数。

当r=0.1m、n=500r/min，α=28，可以看出其离心力大大超过了重力。转速增加，α值提高更快。因此，在高速旋转产生的离心场中废水中悬浮物的分离效率将大为提高。

2.5.2　技术与装备

用离心力使污染物与废水分离。常用的设备有离心机、压力式旋流分离器和重力式旋流分离器。

（1）离心机

按分离因数（离心力与重力的比值）划分，有常速离心机和高速离心机两种。

分离因数小于3000的为常速离心机，主要用于分离颗粒不太大的悬浮物。分离因数大于3000的为高速离心机，主要用于分离乳状液和细粒悬浮液。按操作原理划分，有过滤式离心机、沉降式离心机和分离式离心机3种。离心机由随转轴旋转的圆筒（转鼓）及外壳组成。

过滤式离心机的转鼓壁上有孔，孔面覆以滤布，适用于分离含有晶粒和其他固体颗粒的悬浮液，如图2-24所示。

沉降式和分离式离心机的转鼓鼓壁无孔，用于分离不易过滤的悬浮液及乳浊液，或使悬浮液增浓。

（2）压力式旋流分离器

废水切向进入圆筒，沿器壁下旋，形成向下的外环流。较大的固体颗粒被甩向器壁，随外环水下滑至底部排泥管排出。澄清水从底部朝上，形成向上的内环水，最终通过中心溢流管至分离器顶部，由排水管排出分离器外。压力式旋流分离器如图2-25所示。

（3）重力式旋流分离机

重力式旋流分离器如图2-26所示，水流在重力式水力旋流分离器内的旋转靠进出口水位差压力。废水从切线方向进入器内，造成旋流，在离心力和重力作用下，悬浮颗粒甩向器壁并向器底水池集中，使水得到净化。废水中若有油等可浮在水表面上，用油泵收集。

2.5.3　离心机应用与效果

离心机应用状况与脱水效率见表2-6。